SIMULASI USULAN DESAIN MEJA PENCELUPAN PADA WORKSTATION PEWARNAAN RUMAH BATIK KOMAR MENGGUNAKAN MOTION STUDY ANALYSIS, FINITE ELEMENT ANALYSIS, RAPID UPPER LIMB ASSSESMENT DAN USABILITY TESTING SIMULATION IMPROVEMENT OF WORKING TABLE AT COLORING WORKSTATI
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4463
SIMULASI USULAN DESAIN MEJA PENCELUPAN PADA WORKSTATION
PEWARNAAN RUMAH BATIK KOMAR MENGGUNAKAN MOTION STUDY
ANALYSIS, FINITE ELEMENT ANALYSIS, RAPID UPPER LIMB ASSSESMENT
DAN USABILITY TESTING
SIMULATION IMPROVEMENT OF WORKING TABLE AT COLORING
WORKSTATION RUMAH BATIK KOMAR USING MOTION STUDY ANALYSIS,
FINITE ELEMENT ANALYSIS, RAPID UPPER LIMB ASSSESMENT AND
USABILITY TESTING
1
2
3 Hilman Syahir , Rino Andias Anugraha , Teddy Syafrizal 1,2,3
Prodi S1 Teknik Industri, Fakultas Rekayasa Industri, Universitas Telkom
1
2
3
hilman.syahir@gmail.com, rinoandias@telkomuniversity.ac.id, teddysjafrizal@telkomuniversity.ac.id
Abstrak
Rumah Batik Komar merupakan perusahaan yang bergerak dalam produksi batik. Proses pewarnaan
kain di Rumah Batik Komar terbagi menjadi dua cara, yakni proses pencelupan dan gradasi. Proses
pencelupan masih dilakukan dengan bantuan operator pada workstation pewarnaan. Mekanisme
pewarnaan batik eksisting menggunakan teknik guncang. Mekanisme kerja kondisi eksisting membuat
operator dalam postur kerja canggung dikarenakan postur membungkuk ketika melakukan proses
pencelupan sehingga berdampak kurang baik terhadap operator. Hal ini menyebabkan operator merasa
fatigue dan jika dibiarkan secara terus-menerus dapat menyebabkan cedera pada operator. Salah satu
upaya yang dapat dilakukan yaitu dengan melakukan redesign ulang pada meja pencelupan pada
workstation pewarnaan. Sebuah desain baru meja pencelupan yang telah didesain pada penelitian
sebelumnya bertujuan untuk meminimasi postur kerja canggung pada saat pengoperasian meja
pencelupan belum melalui pengujian kelayakan desain. Oleh karena itu dilakukan simulasi
menggunakan Motion Study Analysis, Finite Element Analysis, dan Rapid Upper Limb Assesment untuk
diketahui kelayakan teknis dari desain. Setelah itu dilakukan pembuatan prototype dan dilakukan Usability
Testing sehingga diketahui mekanisme kerja secara nyata. Dengan mengacu pada hasil beberapa
pengujian tersebut maka secara teknis usulan desain produk dinyatakan layak.
Kata kunci : simulasi, motion study analysis, finite element analysis, rapid upper limb assessment, usability
testing, workstation pewarnaan, meja pencelupan AbstractRumah Batik Komar is a company engaged in the production of batik. Cloth dyeing process in the Rumah
Batik Komar divided into two method, namely the process of dyeing and gradation. Dyeing process is carried
out with the help of the operator at the coloring workstation. Using existing mechanisms of batik coloring
“shaking” technique. Work mechanism of existing condition makes operator working in awkward postures
due stooped posture when performing the dyeing process so that adversely affects operator. This causes the
operator to feel fatigue and if left continuously can cause injury to the operator. One effort to do that is by
doing a redesign back on the table dyeing in coloring workstation. A new design table dyeing which has been
designed in previous studies aiming to minimize awkward postures during the dyeing operation table has not
been through testing the feasibility of the design. Hence performed simulations using Motion Study Analysis,
Finite Element Analysis, and Rapid Upper Limb Assessment for known technical feasibility of the design.
After that is made prototype and Usability Testing so known working mechanisms significantly. With
reference to the results of some of these tests are technically the product design improvement declared
eligible.Keywords : simulation, motion study analysis, finite element analysis, rapid upper limb assessment, usability
testing, coloring workstation, working table
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4464
1. Pendahuluan Rumah Batik Komar merupakan perusahaan yang bergerak dalam memproduksi beberapa produk batik.
Kegiatan proses produksi di Rumah Batik Komar diantaranya, mulai dari penyiapan desain, penyiapan bahan baku, proses pelilinan, proses pewarnaan, hingga proses penghilangan lilin. Proses pewarnaan kain di Rumah Batik Komar terbagi menjadi dua cara, melalui proses pencelupan dan proses gradasi. Proses pencelupan masih dilakukan dengan bantuan operator pada workstation pewarnaan. Kondisi eksisting meja pencelupan yang telah dilakukan redesign oleh peneliti sebelumnya menggunakan mekanisme pewarnaan batik dengan teknik guncang. Kesulitan yang dialami oleh operator adalah ketika melakukan proses pewarnaan, yakni mekanisme kerja kondisi eksisting membuat pekerja dalam postur kerja canggung dikarenakan postur kerja operator membungkuk ketika melakukan proses pencelupan dan mekanisme guncang kurang baik terhadap operator. Hal ini menyebabkan pekerja merasa fatigue dan jika dibiarkan secara terus-menerus dapat menyebabkan cedera pada
operator . Masalah yang timbul adalah postur kerja operator eksisting. Salah satu upaya yang dapat dilakukan
yaitu dengan melakukan redesign ulang pada meja pencelupan pada workstation pewarnaan. Sebuah desain baru meja pencelupan yang telah didesain pada penelitian sebelumnya yang bertujuan agar desain dapat meminimasi postur kerja canggung pada saat pengoperasian meja pencelupan belum melalui pengujian kelayakan desain. Oleh karena itu dilakukan simulasi menggunakan Motion Study Analysis, Finite Element Analysis, dan Rapid
Upper Limb Assesment untuk diketahui kelayakan teknis dari desain. Setelah itu dilakukan pembuatan prototype
dan dilakukan Usability Testing sehingga diketahui mekanisme kerja secara nyata. Dengan mengacu pada hasil beberapa pengujian tersebut maka secara teknis usulan desain produk dinyatakan layak.
2. Dasar Teori dan Metodologi Penelitian
2.1. Pengembangan Produk Generik
Proses pengembangan produk merupakan serangkaian tahapan atau aktivitas yang dilakukan oleh perusahaan untuk menyusun, merancang, dan mengkomersilkan produk. Proses Pengembangan produk secara umum terdiri dari tahapan-tahapan atau sering juga disebut sebagai fase[1]. Proses dimulai dengan fase perencanaan, pengembangan konsep, perancanaan tingkatan sistem, perencanaan rinci, pengujian dan perbaikan serta hasil akhir dari pengembangan proses ini adalah peluncuran produk. Perancangan Perencanaan Pengujian dan Peluncuran Perencanaan Pengembangan Tingkatan Sistem Rinci Perbaikan Produk Konsep
Gambar 2.1 Proses Pengembangan Produk2.2. Pengujian dan Perbaikan
Fase pengujian dan perbaikan melibatkan konstruksi dan evaluasi dari bermacam-macam versi produksi awal produk. Prototype awal (alpha) biasanya dibuat dengan menggunakan komponen-komponen dengan bentuk dan jenis material pada produksi sesungguhnya, namun tidak memerlukan proses pabrikasi dengan proses yang sama dengan yang dilakukan pada proses pabrikasi sesungguhnya.
Prototype alpha diuji untuk menentukan apakah produk akan bekerja sesuai dengan apa yang direncanakan dan
apakah produk memuaskan kebutuhan konsumen utama. Prototype berikutnya (beta) biasanya dibuat dengan komponen-komponen yang dibutuhkan pada produksi namun tidak dirakit dengan menggunakan proses perakitan akhir seperti pada perakitan sesungguhnya. Prototype beta dievaluasi secara internal dan juga diuji oleh konsumen dengan menggunakannya secara langsung. Sasaran dari prototype beta biasanya adalah untuk menjawab pertanyaan mengenai kinerja dan keandalan dalam rangka mengidentifikasi kebutuhan perubahan- perubahan secara teknik untuk produk akhir.
Prototype adalah penaksiran atau perkiraan produk berdasarkan tujuan-tujuan yang ingin didekati[2]. Prototype
penting dilakukan sebagai alat pembelajaran apakah sebuah desain akan bekerja seperti yang diharapkan dan memenuhi kebutuhan customer. Terdapat dua tipe prototype, yaitu prototype analitis dan prototype fisik.
Prototype analitis menggambarkan produk sebagai benda tidak nyata berbentuk desain visual atau persamaan
matematis, contohnya seperti simulasi komputer. Prototype fisik merupakan benda nyata yang merupakan penaksiran atau perkiraan dari produk yang di inginkan. Dalam penelitian ini akan dilakukan kedua prototyping
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4465
penelitian sebelumnya, merupakan prototype analitis. Setelah dilakukan studi prototype analitis kemudian akan dilakukan prototyping fisik untuk merepresentasikan kelayakan dari desain Meja Pencelupan secara nyata.
2.3. Kelayakan Teknis Kelayakan teknis menyoroti kebutuhan produk yang telah disusun dari aspek teknis yang akan digunakan.
Dalam hal ini, untuk mengukur produk tersebut telah layak secara teknis dilakukan simulasi menggunakan
Rapid Upper Limb Assesment, Finite Element Method dan Motion Study Analysis . Jika simulasi produk yang
dilakukan menunjukkan bahwa produk tersebut layak dari sisi ergonomi, seperti penilaian dari score Rapid Upper
Limb Assesment (RULA), kemudian hasil dari simulasi Finite Element Method menunjukkan bahwa produk
tersebut layak dari sisi material dan cara kerja, maka secara teknis usulan desain produk dinyatakan layak.2.4. Metodologi Penelitian
Sebagai peneliti ke-3, penelitian ini bertujuan mensimulasikan dan mengidentifikasi kelayakan konsep usulan meja pencelupan. Gambar 2.2 menggambarkan model konseptual penelitian, model konseptual digunakan untuk menentukan masalah penelitian dan mengidentifikasi variabel yang memiliki hubungan satu sama lain.
Gambar 2.2 Model KonseptualSetelah dilakukan studi tersebut, akan diketahui kelayakan teknis dari desain usulan meja pencelupan, apakah desain sudah dikatakan mampu untuk menahan beban yang terkena pada desain. Bila sudah dikatakan layak, maka akan dibuat prototype dari desain usulan meja pencelupan tersebut.
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4466
3. Pembahasan
Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengujian terhadap desain meja pencelupan dengan menggunakan
finite element analysis, motion study analysis dan rapid upper limb asssesment. Hasil dari penelitian ini adalah
desain usulan dan cara kerja pada desain serta prototype yang telah layak secara teknis.3.1. Tahap Pengujian dan Perbaikan
Finite Element Analysis 3.1.1.
1) Factor of Safety (FOS) Sebelumnya akan dilakukan serangkaian penelitian pendahuluan yang ditujukan untuk melakukan analisis keamanan dari material produk dan konsep penelitian sebelumnya. Analisis yang diperhitungkan, dianalisis, dan digunakan adalah dari analisis Factor of Safety (FOS)[3].
2) URES Kemudian melihat hasil URES, seberapa besar jauh displacement. Daerah yang mengalami paling banyak pergeseran partikel material adalah yang diwarnai merah. Pergeseran yang terjadi sangat kecil sehingga dapat dikatakan desain sudah baik untuk mencegah terjadinya disposisi.
3) von Mises Simulasi ini didapatkan bahwa pembebanan terbesar pada hasil simulasi von Mises yang dilakukan nilai titik kritisnya tidak melebihi nilai yield strength dapat dikatakan bahwa desain layak untuk diaplikasikan dan digunakan pada keadaan nyata.
3.1.2. Simulasi Motion Study e c) e w to n) ne /s c* *2 ) 3.1 117 790 2.3 115 593 ity ti ( 2 c m lo e ct V m /s o rc F ( m e3 ea n io ra R c ce m ( le 1 A on 0.8 110 198 1.6 112 395 0.0 108 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 Time (sec)
Gambar 3.1 Grafik Motion Study
Motion Study dilakukan untuk mengetahui apakah sistem kincir benar-benar mampu menjalankan fungsinya
dengan maksud apakah kincir ini akan dapat digunakan dengan baik tanpa tersendat. Dari hasil motion study yang sudah dilakukan diketahui bahwa desain kincir meja sudah berjalan sesuai ekpektasi yang diinginkan. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa desain kincir meja ini sudah baik dan dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
3.1.3. Rapid Upper Limb Assesment (RULA)
Teknik ergonomi ini mengevaluasi postur kerja individu, kekuatan otot, dan kegiatan yang berkontribusi menyebabkan risiko kerja salah satunya Musculoskeletal Disorders. Penggunaan pendekatan evaluasi ergonomi ini menghasilkan score risiko dengan range 1 sampai 7 yang menunjukkan besar risiko yang mungkin ditimbulkan.
Tabel 3-1 Rekap Score RULA Desain Usulan Meja Pencelupan
Postur Kerja Fasilitas Kerja
Score
RULA
TindakanTuas Kincir
3
memiliki risiko rendah, perubahan masih bisa dilakukan PendorongKincir
3
memiliki risiko rendah, perubahan masih bisa dilakukan Pengungkit
3
memiliki risiko rendah, perubahan masih bisa dilakukanDengan melihat rekap nilai RULA dengan score = 3, pada Meja Pencelupan Hasil Redesign maka dapat disimpulkan layak secara teknis sehingga dapat dilanjutkan pada tahap pembuatan prototype produk.
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4467
3.1.4. Usability Testing
Tabel 3-2 Waktu Proses Improvement
No Proses Waktu (detik) Keterangan1 Setup kain ke kincir
1) Evaluasi User Performance Pada tahap ini, fokus evaluasi usability dari prototype pada dimensi user performance untuk mengetahui interaksi antara pengguna dan alat yang digunakan dalam menyelesaikan pekerjaan secara lengkap pada penggunaan alat.
2 Membuka kunci kaki penyangga kincir 1 -
3 Menggeser kaki penyangga kincir 2 -
4 Memasang kunci kaki penyangga kincir 1 -
5 Membuka kunci pengungkit kincir 1 -
6 Menurunkan pengungkit kincir 2 -
7 Mengunci pengungkit kincir 1 -
8 Memutar kincir
18 Memutar kincir sebanyak 6 kali
9 Membuka kunci pengungkit kincir 1 -
10 Mengangkat pengungkit kincir 2 -
Setelah pembuatan prototype, maka dilanjutkan Usability Testing menggunakan evaluasi User Performance, Technical Performance dan Acceptability.
47 Setup satu kain
- 14 Melepas kain dari kincir
2 Pengungkit dapat menahan kincir ketika dilakukan proses penirisan v
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4468
Rekomendasi penelitian ini diberikan untuk peneliti selanjutnya, yaitu: perlu diadakan penelitian lebih lanjut mengenai simulasi selain simulasi teknis yang belum dilakukan pada penelitian ini. Dengan adanya penelitian selain simulasi teknis, dapat diketahui kelakayakan desain Meja Pencelupan Hasil Redesign secara lebih
Berdasarkan hasil pengolahan data, dan analisis data yang dibuat, maka didapatkan beberapa kesimpulan yang mengacu kepada tujuan penelitian, yakni tujuan penelitian telah tercapai karena desain usulan telah layak secara teknis dari hasil pengolahan data dengan menggunakan beberapa pengujian yakni, motion study analysis, finite element analysis, rapid upper limb assessment, dan usability testing.
3) Evaluasi Acceptability Evaluasi Acceptability dilakukan untuk mengetahui indikasi opini dari operator tentang penerimaan penggunaan Meja Pencelupan untuk memudahkan pekerjaan operator yang dilakukan setiap hari. Operator mengatakan bahwa Meja Pencelupan sangat bermanfaat dan dibutuhkan oleh operator. Dengan prototype tersebut, operator mendapatkan kemudahan dan berharap dapat ditingkatkan kembali agar mempunyai tingkat kegunaan yang tinggi(high usability).
5 Saluran pembuangan berfungsi sebagai tempat keluarnya larutan pewarna dan pembangkit v
4 Bak dapat berfungsi dengan baik menampung larutan pewarna dan pembangkit v
3 Bearing berfungsi sebagai roda v
1 Kincir dapat berfungsi memutar kain batik v
No Proses Waktu (detik) Keterangan
Tabel 3-3 Pernyataan Operator
No. Pernyataan Statusperformance untuk mengetahui kapabilitas dan kemampuan penggunaan alat untuk pertama kalinya. Data yang diperoleh berupa pernyataan yang disampaikan oleh operator.
Pada tahap ini, fokus evaluasi usability dari prototype Meja Pencelupan pada dimensi technical
10 Satu kain Total Waktu 147 2 menit 28 detik 2) Evaluasi Technical Performace.
13 Proses selanjutnya dilakukan tanpa setup kain ke kincir
60 Meniriskan tanpa melepas kain
12 Meniriskan
4. Kesimpulan
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4469
Daftar Pustaka [1]Ulrich, K. T., & Eppinger, S. D. (2001). Perancangan dan Pengembangan Produk. Jakarta: Salemba Teknika.[2]Ulrich, K. T., & Eppinger, S. D. (2012). Product Design and Development. McGraw Hill International Edition [3]Alkin, J. Ed. 2009. Finite Element Analysis Concepts via SolidWorks. Texas: World Scientific.
- d c: 1 - _:J r runk: Leg :
Lampiran A
[RULA Usulan]
- g : 2 Simulasi Mannequin Postur Menggerakkan Kincir Bagian Kiri Pada Software CATIA P3 V5R20
- F o rc e/ l o ad : Wrist a n d A r m :
- O A rm su p po rt ed/ P, rso n 1 , aning O A r m s a r t w o rk ing ac r oss m idli n t
Fi n al Score: 3
- W ri st a n d Arm : ..!..J l r u n lc 3 _:J N e d :: 1 • Leg : � Post u r e B: N eck, T run k a n d Le g : 2
- Simulasi Mannequin Postur Tuas Pengungkit Kincir Bagian Kiri Pada Software CATIA P3 V5R20
- ..:.J wr i st _:J wr i stlw i st: P o st u re A: M u scle: F orce/Lo a d : Wr i st a nd A r m:
- o
- 3 -
- Det a i l s
- ',"
- ..
- ·
- • 2
- • • PJ,0.00 • W l*ot
1
..t rr O A r m s u p p orted/Person le an i ng
O A r ms are w orki n g acro s s m i dlin e Fi na l Sco r
e: 3
I nvest iga t e fu rth e r
D eta i ls ....:.J u ppe r Ar m : 1 • ....:.J F ore a r m:....:..J w n st _:J W ri st Tw i st 1 P ostur e A: 2 • M u scle: 1 • F o rce/load: W ri st a nd Ar m : 3 � N
� Post u re 8 : N ec k Tr u n k and Log, 2 •
Simulasi Mannequin Postur Menggerakkan Kincir Bagian Kanan Pada Software CATIA P3 V5R20
Det a i ls ....:.J U p pe rArm: _:J Fo r e ar m : 3 • � Wr i st , ...:.J w r i st T wist:
O Arm s up port ed/PHSo n l ea n i ng O Ar m s a r e w orking a cros s m id l i n e Scor e F in al Score:
3
In v est i gat e fu rthe r Postu re A: M u scle: F o r ce/loa d : W r i st an d A r m :� N«lc: ....:.J Tr u nk: l og : Postu re B : Neck T runk an d l
1 Arm sup po rted/ Pe rson l ean i n g ' Arm s ar e work i ng acro ss m i d l i n e Lo a d , jO k g Sc or e F i nal Sco re: 3
l n v tst i gat e f urther
Det ail s_:J Upp e r Ar m : ....:.J For earm : ...:.J wrist: _:j W r istTwist. 1 - P os t ur e A: 2 • Mu sc l e: 1
� Neck: .-!..J Tru nk: 1 Log , 1
� P o st u re B: 1 • Neck. T ru n k a n d L eg : 2 ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4470
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4471
1
..:.J Wr is t Twi st P o stur e A: M uscle: F o r ce/ L o ad : Wris t a nd Ar m : .!.J N ec lc:
O Arm s upp o rt ed/P e rson le an i n g O Arms a r e wo rki n g across mi d li ne
....:.J F o r ea rm : ..:.J wnst
D etails ..:J U p per Arm: ..
_:J N ec lc: ....:.J lr un lc L eg : P ost u re 8 : N eck. Tr u nk and Leg : l
Simulasi Mannequin Postur Menggeser Roda Bagian Kanan Pada Software CATIA P3 V5R20
O Arm sup po rt ed/ Pe rs o n l e anin g O
A r ms a re wo rk i n g a
c. ross m i dl i ne Fi n a l S co re : 3 In v est i gat e f u rth er D et a i l s..:J U p p e r A rm : ....:.J F o re a r m :
J n vesti q e te further
...!.l wr i st: PosturtA:. 1 .:J w ri s t T w i st 1 • Fore t/ L o a d: oM u scl e: l 1 -
_:J Up p tr Arm: 1 • � For e arm:
1
1
Simulasi Mannequin Postur Menggeser Roda Bagian Kiri Pada Software CATIA P3 V5R20
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4472
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4473
Lampiran B
[ Finite Element Analysis]
1) von Mises
Frame Bas i n
2
47
6 N / m
2 Highest Force Dist r ibution 7 .
H ighes t Force Di s t ribution 0.000 N /m 2 25 0.000 N /m2 Y i eld S t r e n gt h Y ield Strength
20.000 N /m Frame o f L e v er L e v e r
2
2 H ig h es t F o r c e D i st ri bu t i o n .
3
17 N / m 2 Hi g h e s t Force D is t ribu t ion 1 .
07
1 N /m 2 Yi e ld S t r e n gt h Y ield St r e n gt h 25 . 000 N / m 250 . 000 N /m
Bott l e Storage Spoo l .. .. .
,, _ ·· · -
" · ..
_ 1i"rr 1S "l �
· l
1 47.128 N /m
2 H igh es t Force D is t ribu t ion
1 4 . 079 N /m Highest For c e Distribution
2
2 Yi e l d S t ren gt h 292 . 000 N /m Yield Strength 250.000 N /m
ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering : Vol.2, No.2 Agustus 2015 | Page 4474
2) URESF rame Bas i n
F ra m e of L ever Le v e r Bott l e St o rage Spoo l
3) FOS F ra m e Bott l e Storage ...
... ..... ot , 1.. , . ....
. , ...,.ot ..
..
_ Jt ),M.... Ot •Ml.MOt .,_ ..